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1.Mellanox ConnectX-6-dx智能网卡 openvswitch 流表卸载源码分析
2.安装Open vSwitch（入门级操作）
3.OVS 总体架构、源码结构及数据流程全面解析
4.基于openstack网络模式的vlan分析

Mellanox ConnectX-6-dx智能网卡 openvswitch 流表卸载源码分析

       Mellanox ConnectX-6-dx智能网卡凭借其流表卸载功能，能够无缝融入当前服务器ovs的部署环境。然而，DPU bluefield 2的引入促使ovs需要从服务器迁移至DPU，这无疑对上层neutron架构带来了显著的海盗远控源码改造挑战。

       在OFED的Linux InfiniBand Drivers版本中，openvswitch采用2..2版本，配合dpdk的.版本，智能网卡的流表卸载主要分为两种途径：netdev_offload_dpdk，通过用户态驱动卸载，和netdev_offload_tc，通过内核态驱动卸载，后者依赖于tc-flow内核模块。

       ovs-dpdk的netdev_offload_dpdk采用异步方式，由offload_main线程配合工作队列执行，以避免阻塞包转发线程。在rdma-core中，Mellanox网卡的用户态驱动被集成，因为rdma技术要求用户态操作，matlab rotate 源码以绕过内核TCP/IP协议栈，除非使用iWARP。

       相比之下，早期的网卡依赖rdma-core封装的用户态驱动，通过ioctl或netlink接口调用内核驱动进行硬件操作。而netdev_offload_tc则通过tc-flow模块实现内核卸载。

       ovs revalidator线程在流程中扮演重要角色，它负责更新卸载流表的统计信息，并在必要时异步删除超时流。对于硬件寄存器中的流表统计，revalidator线程会定时查询，确保信息的实时性。

安装Open vSwitch（入门级操作）

       根据 RFC: OVSDB 管理协议规范，OVSDB 主要管理 OVS 交换机的数据库。OVS 包含 OVSDB-Server、OVS-vSwitchd 和内核模块这三个组件，分别负责配置管理、流表和转发。

       通过 openvswitch.org 官网指导文档，-54的源码可选择从源代码或包安装 Open vSwitch。本文以源代码安装为例。

       首先，下载 Open vSwitch 版本并上传至系统，接着生成 makefile。在解压目录中执行 ./configure，构建 Open vSwitch 用户空间和内核模块。完成构建后，执行 make install 进行安装。

       如果构建了内核模块，需要重新编译并安装。加载内核模块至系统后，通过 ovs-ctl 脚本启动 ovsdb-server 和 ovs-vswitchd。ovs-ctl 默认位于 "/usr/local/share/openvswitch/scripts"。

       使用 ovs-ctl 启动守护程序，按顺序启动两个进程，ovsdb-server 在启动前会检查数据库是否存在。若无数据库，将创建一个新的himall 3.0源码空数据库。通过 ovs-ctl 可单独启动或停止守护进程。

       配置 ovsdb-server 使用创建的数据库，设置监听 Unix 域套接字，并连接到数据库本身指定的管理器。数据库中使用 SSL 进行配置。确保 ovsdb-server 正常运行后，初始化数据库。

       启动主 Open vSwitch 守护进程，连接至相同的 Unix 域套接字。根据上述步骤，正常操作流程为：安装、配置、启动、验证。

       最后，验证 Open vSwitch 安装成功，可以查看版本、添加网桥等操作。

OVS 总体架构、源梦源码源码结构及数据流程全面解析

       OVS 是一款基于SDN理念的虚拟交换机，它在数据中心的虚拟网络中发挥着关键作用。其核心架构由控制面和数据面组成，控制面通过OpenFlow协议管理交换策略，数据面则负责实际的数据包交换。OVS的整体架构可以细分为管理面、数据面和控制面，每个部分都有特定的功能和工具以提升用户体验。

       管理面主要包括OVS提供的各种工具，如ovs-ofctl用于OpenFlow交换机的监控和管理，ovs-dpctl用于配置和管理内核模块的datapath，ovs-vsctl负责ovs-vswitchd的配置和ovsdb-server的数据库操作，ovs-appctl则集合了这些工具的功能。这些工具让用户能方便地控制底层模块。

       源码结构方面，OVS的数据交换逻辑由vswitchd和可选的datapath实现，ovsdb存储配置信息，控制面使用OVN，提供兼容性和性能。OVS的分层结构包括vswitchd与ovsdb通信，ofproto处理OpenFlow通信，dpif进行流表操作，以及netdev抽象网络设备并支持不同平台和隧道类型。

       数据转发流程中，ovs首先解析数据包信息，然后根据流表决定是否直接转发。若未命中，会将问题上交给用户态的ovs-vswitchd，进一步处理或通过OpenFlow通知控制器。ovs-vswitchd在必要时更新流表后，再将数据包返回给内核态的datapath进行转发。

       总的来说，OVS通过其强大的管理工具和精细的架构设计，简化了用户对虚拟网络的操控，确保了高效的数据传输和策略执行。

基于openstack网络模式的vlan分析

       OpenStack是一个美国国家航空航天局和Rackspace合作研发的，以Apache许可证授权，并且是一个自由软件和开放源代码项目。、

       OpenStack是一个旨在为公共及私有云的建设与管理提供软件的开源项目。它的社区拥有超过家企业及位开发者，这些机构与个人都将OpenStack作为基础设施即服务（简称IaaS）资源的通用前端。OpenStack项目的首要任务是简化云的部署过程并为其带来良好的可扩展性。本文希望通过提供必要的指导信息，帮助大家利用OpenStack前端来设置及管理自己的公共云或私有云。

openstack neutron中定义了四种网络模式：

       # tenant_network_type = local

       # tenant_network_type = vlan

       # Example: tenant_network_type = gre

       # Example: tenant_network_type = vxlan

       本文主要以vlan为例，并结合local来详细的分析下openstack的网络模式。

1. local模式

       此模式主要用来做测试，只能做单节点的部署(all-in-one)，这是因为此网络模式下流量并不能通过真实的物理网卡流出，即neutron的integration bridge并没有与真实的物理网卡做mapping，只能保证同一主机上的vm是连通的，具体参见RDO和neutron的配置文件。

(1)RDO配置文件(answer.conf)

       主要看下面红色的配置项，默认为空。

       复制代码

       代码如下:

       CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS

       openswitch默认的网桥的映射到哪，即br-int映射到哪。 正式由于br-int没有映射到任何bridge或interface，所以只能br-int上的虚拟机之间是连通的。

       复制代码

       代码如下:

       CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES

       流量最后从哪块物理网卡流出配置项

       复制代码

       代码如下:

       # Type of network to allocate for tenant networks (eg. vlan, local,

           # gre)

           CONFIG_NEUTRON_OVS_TENANT_NETWORK_TYPE=local

           # A comma separated list of VLAN ranges for the Neutron openvswitch

           # plugin (eg. physnet1:1:,physnet2,physnet3::)

           CONFIG_NEUTRON_OVS_VLAN_RANGES=

           # A comma separated list of bridge mappings for the Neutron

           # openvswitch plugin (eg. physnet1:br-eth1,physnet2:br-eth2,physnet3

           # :br-eth3)

           CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS=

           # A comma separated list of colon-separated OVS bridge:interface

           # pairs. The interface will be added to the associated bridge.

           CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES=

       (2)neutron配置文件(/etc/neutron/plugins/openvswitch/ovs_neutron_plugin.ini)

       复制代码

       代码如下:

       [ovs]

           # (StrOpt) Type of network to allocate for tenant networks. The

           # default value 'local' is useful only for single-box testing and

           # provides no connectivity between hosts. You MUST either change this

           # to 'vlan' and configure network_vlan_ranges below or change this to

           # 'gre' or 'vxlan' and configure tunnel_id_ranges below in order for

           # tenant networks to provide connectivity between hosts. Set to 'none'

           # to disable creation of tenant networks.

           #

           tenant_network_type = local

       RDO会根据answer.conf中local的配置将neutron中open vswitch配置文件中配置为local

2. vlan模式

       大家对vlan可能比较熟悉，就不再赘述，直接看RDO和neutron的配置文件。

(1)RDO配置文件

       复制代码

       代码如下:

       # Type of network to allocate for tenant networks (eg. vlan, local,

           # gre)

           CONFIG_NEUTRON_OVS_TENANT_NETWORK_TYPE=vlan //指定网络模式为vlan

           # A comma separated list of VLAN ranges for the Neutron openvswitch

           # plugin (eg. physnet1:1:,physnet2,physnet3::)

           CONFIG_NEUTRON_OVS_VLAN_RANGES=physnet1:: //设置vlan ID value为~

           # A comma separated list of bridge mappings for the Neutron

           # openvswitch plugin (eg. physnet1:br-eth1,physnet2:br-eth2,physnet3

           # :br-eth3)

           CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS=physnet1:br-eth1 //设置将br-int映射到桥br-eth1(会自动创建phy-br-eth1和int-br-eth1来连接br-int和br-eth1)

           # A comma separated list of colon-separated OVS bridge:interface

           # pairs. The interface will be added to the associated bridge.

       CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES=br-eth1:eth1 //设置eth0桥接到br-eth1上，即最后的网络流量从eth1流出 (会自动执行ovs-vsctl add br-eth1 eth1)

       此配置描述的网桥与网桥之间，网桥与网卡之间的映射和连接关系具体可结合 《图1 vlan模式下计算节点的网络设备拓扑结构图》和 《图2 vlan模式下网络节点的网络设备拓扑结构图 》来理解。

       思考：很多同学可能会碰到一场景：物理机只有一块网卡，或有两块网卡但只有一块网卡连接有网线

       此时，可以做如下配置

(2)单网卡：

       CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS=physnet1:br-eth0 //设置将br-int映射到桥br-eth

       复制代码

       代码如下:

       # A comma separated list of colon-separated OVS bridge:interface

           # pairs. The interface will be added to the associated bridge

           CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES= //配置为空

       这个配置的含义是将br-int映射到br-eth0，但是br-eth0并没有与真正的物理网卡绑定，这就需要你事先在所有的计算节点(或网络节点)上事先创建好br-eth0桥，并将eth0添加到br-eth0上，然后在br-eth0上配置好ip，那么RDO在安装的时候，只要建立好br-int与br-eth0之间的连接，整个网络就通了。

       此时如果网络节点也是单网卡的话，可能就不能使用float ip的功能了。

       (3)双网卡，单网线

       复制代码

       代码如下:

       CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS=physnet1:br-eth1 //设置将br-int映射到桥br-eth1

           /pp# A comma separated list of colon-separated OVS bridge:interface

           /pp# pairs. The interface will be added to the associated bridge.

           /ppCONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES=eth1 //配置为空

       还是默认都配置到eth1上，然后通过iptables将eth1的流量forward到eth0(没有试验过，不确定是否可行)

3. vlan网络模式详解

           图1 vlan模式下计算节点的网络设备拓扑结构图

       首先来分析下vlan网络模式下，计算节点上虚拟网络设备的拓扑结构。

(1)qbrXXX 等设备

       前面已经讲过，主要是因为不能再tap设备vnet0上配置network ACL rules而增加的

(2)qvbXXX/qvoXXX等设备

       这是一对veth pair devices，用来连接bridge device和switch，从名字猜测下：q-quantum, v-veth, b-bridge, o-open vswitch(quantum年代的遗留)。

(3) int-br-eth1和phy-br-eth1

       这也是一对veth pair devices，用来连接br-int和br-eth1, 另外，vlan ID的转化也是在这执行的，比如从int-br-eth1进来的packets，其vlan id=会被转化成1，同理，从phy-br-eth1出去的packets，其vlan id会从1转化成

(4)br-eth1和eth1

       packets要想进入physical network最后还得到真正的物理网卡eth1，所以add eth1 to br-eth1上，整个链路才完全打通

           图2 vlan模式下网络节点的网络设备拓扑结构图

       网络节点与计算节点相比，就是多了external network，L3 agent和dhcp agent。

(1)network namespace

       每个L3 router对应一个private network，但是怎么保证每个private的ip address可以overlapping而又不相互影响呢，这就利用了linux kernel的network namespace

       (2)qr-YYY和qg-VVV等设备 (q-quantum, r-router, g-gateway)

       qr-YYY获得了一个internal的ip，qg-VVV是一个external的ip，通过iptables rules进行NAT映射。

       思考：phy-br-ex和int-br-ex是干啥的?

       坚持"所有packets必须经过物理的线路才能通"的思想，虽然 qr-YYY和qg-VVV之间建立的NAT的映射，归根到底还得通过一条物理链路，那么phy-br-ex和int-br-ex就建立了这条物理链路。